310С наспрам Инцолои 800: избор легуре отпорне на топлоту-за примену у пећима и пећима

Увод

Инжењери за пећи, пећи и термичку{0}}прераду се рутински суочавају са истом одлуком о материјалу: наведите -исплатив нерђајући челик-отпоран на топлоту или пређите на легуре никла-гвожђа{4}}хрома направљене за трајну чврстоћу на високим{5}}температурама.310С нерђајући челики Инцолои 800 (укључујући варијанте 800Х и 800ХТ) су два најчешће поређена кандидата за ову одлуку. Оба су отпорна на оксидацију на високој температури, оба се лако производе и заварују, и оба се рутински појављују у вратима пећи, пригушивачима, цевима за зрачење и уређајима за топлотну{4}}обраду.

Њихове перформансе нагло се разликују, међутим, када се појаве карбуризирајуће атмосфере, трајно механичко оптерећење или дуги сервисни интервали. Овај чланак упоређује две легуре по саставу, температурној способности, отпорности на оксидацију и карбуризацију, чврстоћи на ломљење{1}}пузања, захтевима за производњу и укупним трошковима власништва, тако да инжењери и купци могу да упореде легуру са применом, а не обрнуто.

Шта металуршки разликује 310С од Инцолои 800?

Разлика у саставу је основни узрок сваке разлике у перформансама у наставку о којој се говори у овом чланку. 310С садржи хром као примарни легирајући елемент и никл као секундарни стабилизатор аустенита, због чега је класификован као нерђајући челик, а не као легура никла. Инцолои 800 инвертује тај однос: никл је већи део легуре, хром је секундарни, а гвожђе чини баланс, а не основни метал. Већи садржај никла је оно што легурама серије 800- даје њихову отпорност на дифузију угљеника и њихову задржану чврстоћу на температури – али никл је такође скупљи улазни материјал, због чега производи серије Инцолои 800 носе трајну премију трошкова у односу на 310С.

Извор: АСТМ А240/А480 (310С); АСТМ Б407/Б408/Б409 и УНС Н08810 спецификације млина (Инцолои 800Х). Опсези су номиналне границе спецификације; проверите у односу на тренутни извештај о испитивању млина.

Два друга детаља састава су важна за сервис пећи. Прво, 310С је ниско-варијанта стандардног разреда 310 (који дозвољава до 0,25% угљеника); нижи угљеник у 310С побољшава отпорност на сензибилизацију и интергрануларну корозију након заваривања. Друго, Инцолои 800Х је сама по себи варијанта базе Инцолои 800 са контролисаним-угљиком, контролисаном{9}}величином зрна-, а Инцолои 800ХТ додатно затеже алуминијум-плус-опсег титанијума {{15}специфично повећава{{15}покретање} на специфичан начин снага за сервис пећи и процесних{17}}грејача, о чему се говори у одељку 4.

Која легура издржава више сталне радне температуре?

310С је обично оцењен за континуирану отпорност на оксидацију до приближно 2.000 степени Ф (1.093 степена) и за повремене или благо цикличне услуге у сличном опсегу, због високог садржаја хрома. Практични лимитатор за 310С у пећи и пећи није оксидна скала - већ формирање сигма-фазе. После дужег излагања између отприлике 1200 степени Ф и 1650 степени Ф (650–900 степени), нерђајући челици 310-фамилије могу да формирају крту интерметалну сигма фазу која смањује жилавост и дуктилност на собној температури. Опрема која стално пролази кроз овај температурни опсег, као што су врата пећи и компоненте горионика, више је изложена овом ефекту од опреме која непрекидно ради на врху температурног опсега.

Инцолои 800Хи 800ХТ су оцењени за дуготрајну-раду до приближно 2000 степени Ф (1093 степена), са краткорочним{6}}одступима могућим изнад тога по цену убрзаног губитка чврстоће и оксидације. Зато што су легуре 800-серије раствор-жарене на минималној температури од 2100 степени Ф (1149 степени) да би се произвела грубља,{15}отпорнија структура зрна на пузање, и зато што њихов већи садржај никла потискује исти механизам сигма-фазе1 који утиче на редуктивност и утиче на нас 3 у ширем делу радног опсега пећи, укључујући и поновљено термичко циклирање.

Која легура нуди бољу отпорност на атмосфере оксидације и карбуризације?

Отпорност на оксидацију у обе легуре потиче првенствено од хрома, који формира заштитну љуску хрома-оксида на високој температури. 310С у ствари носи више хрома од Инцолои 800Х (отприлике 25% наспрам отприлике 21%), што је један од разлога што 310С остаје у таквој чистој, економичној атмосфери која оксидира у ваздуху. шкољке и хардвер горионика.

Отпор на карбуризацију је другачији механизам, и ту се две легуре најоштрије разилазе. Пренос угљеника на површину метала из атмосфере богате угљеником-у великој мери зависи од садржаја никла, јер никл има веома ниску растворљивост угљеника и успорава његову унутрашњу дифузију. Теренски подаци о цевима од 800Х у услугама прераде угљоводоника{4}}угљоводоника показују да легура задржава дуктилност и структурни интегритет након година излагања, у условима у којима се нерђајући челик породице ниже -никла 310-фамилије нерђајућих челика карбурише мерљиво брже. Ово је примарни разлог зашто је Инцолои 800Х основни материјал за цеви за пиролизу етилена, компоненте пећи за крекирање угљоводоника, корпе и прибор за термичку обраду који се понављају циклуси карбуризације.

Објављена поређења{0}}брзине корозије у окружењима рафинеријских пећи илуструју јаз: легуре Инцолои 800Х/800ХТ су измерене на приближно 0,15 мм/годишње (6,0 миља на годину), наспрам приближно 0,23 мм/годишње (8,9 мпи) за компатибилне услове од нерђајућег челика 310. Нижа стопа корозије директно се преводи у дужи животни век компоненти и мање непланираних прекида ради прегледа или замене.

Како се пореде снага при пузању и напрезању{0}}у кидању на повишеној температури?

Пузање је спора, временски{0}}зависна деформација метала под сталним оптерећењем на високој температури, а напрезање{1}}снага на кидање описује колико напрезања материјал може да поднесе пре него што се ломи након одређеног броја радних сати. Ово својство је важно за било коју компоненту пећи која је под оптерећењем док је врућа - радијациона цев под унутрашњим притиском, носач који подржава ватростални материјал или калем у пећи за пиролизу -, за разлику од компоненти које су једноставно изложене топлоти без значајног механичког оптерећења, као што су пригушивач или штит.

310С нуди умерену отпорност на кидање{1} пузања, адекватну за слабо оптерећене компоненте. Инцолои 800Х и 800ХТ су специјално развијени да продуже век пузања-пузања изнад онога што пружају стандардни нерђајући челици 800 или 310- породице, кроз контролисани садржај угљеника (0,05–0,10%) и грубо-жарење у раствору зрна (2, 101 степен Ф2, 101 степен). Инцолои 800ХТ додатно заоштрава спецификацију алуминијума-и-титанијума поврх тога, за апликације које захтевају најдужи практичан радни век под сталним високим температурним стресом, као што су цеви за етиленске пећи и пиролизни калемови.

Извор: Састављено од АСТМ А240/Б407/Б409 спецификацијских података и објављене студије високе -температурне корозије{4}}стопе и механичких- својстава за 310/310Х и Инцолои 800Х/800ХТ у рафинеријама и сервису пећи. Пре коначне спецификације проверите дозвољени дизајн у односу на тренутни АСМЕ Одељак ИИ Део Д или применљиво издање кода.

Која је разлика у трошковима и када је премија оправдана?

Никл је константно највећи појединачни покретач доплате за легуре за оба материјала, али Инцолои 800Х/ХТ носи отприлике 50 процената више никла по тежини од 310С, а никл се обично тргује са значајном вишеструком вредношћу хрома и гвожђа који чине већину садржаја легуре 310С. Ово чини легуре серије 800- скупљом куповином на основу-поунде или по-линеарној стопи, пре него што се производња уопште узме у обзир.

Оквир одлучивања који следи из горњег техничког поређења је једноставан. Наведите 310С када компонента види чисту оксидирајућу атмосферу, лагано или никакво механичко оптерећење и умерено{2}}очекивани радни век - шкољке пећи, врата, вентилатори и-неносиви{5}} штитови су уобичајени. Наведите Инцолои 800Х или 800ХТ када је компонента под сталним оптерећењем на температури, изложена атмосфери угљенисања или сулфидирања, или када цена непланираног искључивања ради замене неисправне компоненте значајно премашује цену материјала - зрачеће цеви, процес{10}}, грејаче{10} компоненте за грејање, коетилене компоненте, уређаји са дугим циклусима карбуризације су уобичајени.

Како се разликују захтеви за израду, заваривање и термичку обраду?

310С је раствор-жарен у опсегу од 1.900–2.100 степени Ф (1.030–1.150 степени) након чега следи брзо хлађење, које враћа карбиде у раствор и максимизира отпорност на корозију. Ако је породична опрема 310{{15} доживела продужени рад изнад 1200 степени Ф (650 степени) и формирала се сигма фаза, дуктилност се генерално може обновити истим раствором{16}}циклусом жарења; поновно жарење након отприлике сваких 1.000 сати рада изнад 1.200 степени Ф је уобичајени интервал одржавања за опрему склону формирању сигме.

Инцолои 800Х и 800ХТ захтевају жарење раствора на најмање 2.100 степени Ф (1.149 степени) - приметно више од жарења коришћеног за 310С - посебно да би се добила грубља структура зрна (обично АСТМ величина зрна бр. 5) која побољшава животни век 10} 0} Обе легуре су заварљиве помоћу стандардног гасног волфрамовог лука и заштићеног металног лучног процеса са одговарајућим или скоро{12}}подударним металом за пуњење, и обе су конвенционално хладно-формиране, мада легуре серије 800 могу да покажу карактеристичну површинску текстуру („наранџину кору“) након великог зрна хладног обликовања.

Коју легуру треба да наведете за уобичајене компоненте пећи и пећи?

Извор: Опште упутство за избор на основу документованих својстава легуре и уобичајене индустријске пећи/сушари. Одабир{1}}специфичне компоненте треба да узме у обзир стварну хемију атмосфере, називни притисак, фреквенцију термичког циклуса и применљив код дизајна.

Често постављана питања

П: Да ли се 310С и Инцолои 800Х могу користити наизменично у истој пећи?

О: Не генерално. Имају различите стопе термичког ширења и различито понашање при пузању, тако да њихово мешање у једном завареном склопу под оптерећењем може створити диференцијално напрезање. Тамо где се обе легуре појављују у истој пећи, оне се обично користе у одвојеним, независно подржаним компонентама -, на пример, шкољка 310С са унутрашњим цевима Инцолои 800Х.

П: Да ли је Инцолои 800 исто што и Инцолои 800Х или 800ХТ?

О: Не. Стандардна Инцолои 800 (УНС Н08800) дозвољава шири опсег угљеника и не носи грубо-жарење на високим{4}}растворима који даје 800Х (УНС Н08810) и 800ХТ (УНС Н08811{9}) њихову супериорну снагу пузања. У тренутним спецификацијама пећи и процесних{11}}грејача, 800Х и 800ХТ су у великој мери заменили стандардни 800.

П: Да ли 310С захтева термичку обраду након-варења?

О: Није за отпорност на корозију у већини апликација у пећима, пошто је 310С ниско-угљеник са добром отпорношћу на преосетљивост у вези са заваривањем-. Ако опрема има продужени рад у опсегу формирања сигма{4}}фазе-, периодично жарење раствором - а не ослобађање од напрезања - је одговарајући корективни третман, а не рутински захтев после-заваривања.

П: Која је практична температурна граница за континуирани 310С сервис?

О: Приближно 2.000 степени Ф (1.093 степена) за континуирану оксидацију, уз упозорење да је опрема која непрестано пролази кроз опсег од 1.200–1.650 степени Ф (650–900 степени) изложена сигма{{10}фази и треба да буде процењена током{1} периода поновног кртости током{1} периода.

П: Зашто је садржај никла толико важан за отпорност на карбуризацију?

О: Угљеник има веома ниску растворљивост у никлу и дифундује у њега спорије него у гвожђе или хром. Пошто Инцолои 800Х носи отприлике 30–35% никла у односу на отприлике 19–22% за 310С, угљеник спорије продире у његову површину под идентичним условима карбуризације, што је главни разлог зашто 800Х надмашује нерђајуће челике из породице 310 у атмосфери пећи за карбуризацију.